Ученые из Германии создали цельный протез пальца без электронных компонентов

Учёные из Фраунгоферовского кластера передового опыта «Программируемые материалы» (CPM) разработали новый тип суставного соединения для протезов и роботизированных систем. Конструкция выполнена из цельного фрагмента метаматериала с программируемыми свойствами, что позволяет отказаться от традиционных механизмов с винтами, шарнирами и электродвигателями.

Проект получил название ProFi (программируемый мультистабильный палец). В основе работы лежат бистабильные ячейки, интегрированные в структуру материала. Каждая ячейка содержит упругие элементы, которые могут переключаться между двумя устойчивыми состояниями, сохранять заданное положение без внешнего воздействия и обеспечивать перемещение между фиксированными позициями.

Для моделирования геометрии соединения использовался программный инструмент ProgMatCode. С его помощью исследователи рассчитали параметры бистабильных ячеек, необходимые для достижения требуемого диапазона движений.

Изготовление прототипа осуществлялось методами 3D‑печати: послойным наплавлением (FDM) и селективным лазерным спеканием (SLS). Технология позволяет создать механизм как единое целое, без сборки отдельных деталей.

Программируемые метаматериалы представляют собой направление в материаловедении, где функциональные свойства определяются не химическим составом, а внутренней геометрией структуры. При внешнем воздействии материал способен изменять конфигурацию, переключаясь между различными функциональными состояниями.

Разработанная конструкция может применяться в протезировании верхних конечностей, создании захватов для промышленных роботов, ортопедических устройствах и медицинских манипуляторах. В настоящее время исследования продолжаются с целью расширения области применения программируемых материалов и внедрения технологии в практическую эксплуатацию.